有机化学讲座

有机化学讲座1第1页，共38页，2023年，2月20日，星期六有机化学§1绪论

§2有机化合物的命名§3有机化合物的性质与制备2第2页，共38页，2023年，2月20日，星期六§1绪论

20世纪初，随着量子化学、相对论等物理理论产生，人们对微观有了更为确切的认识，从而促进了化学理论、特别是有机化学理论的深刻变革，并使之初步形成了以实验为基础的统一理论体系。

3第3页，共38页，2023年，2月20日，星期六量子化学量子化学是理论化学的一个分支学科，是应用量子力学的基本原理和方法，研究化学问题的一门基础科学量子化学的研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能，及其结构与性能之间的关系；分子与分子之间的相互作用；分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。4第4页，共38页，2023年，2月20日，星期六§1.1有机化合物和有机化学

1828年Wohler（魏勒）：在实验室将无机物转变成有机物KOCN+（NH4)2SO4→NH4OCN+NH2CONH2一、定义把碳、氢化合物及其衍生物称为有机化合物。把研究碳、氢化合物及其衍生物的科学称为有机化学。5第5页，共38页，2023年，2月20日，星期六二、有机化学的基本内容结构命名制备应用物理性质化学性质官能团之间的相互转化在此基础之建立起来的规律和理论6第6页，共38页，2023年，2月20日，星期六1、种类多2230万种（1999，12），有机物占90%2、异构现象普遍，分子组成复杂3、大多数容易燃烧4、难溶于水5、熔点低，≤4006、反应速度慢，副反应多§1.2有机化合物的特点、分类一、特点7第7页，共38页，2023年，2月20日，星期六二、有机化合物的分类按碳架分类开链化合物(脂肪族)碳环化合物杂环化合物脂环族芳香族8第8页，共38页，2023年，2月20日，星期六9第9页，共38页，2023年，2月20日，星期六有机化合物的分类按官能分类烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸及其衍生物、胺、杂环化合物等10第10页，共38页，2023年，2月20日，星期六11第11页，共38页，2023年，2月20日，星期六§1.3有机化合物结构的测定

一、分离提纯：重结晶、升华、蒸馏、层析、离子交换二、元素分析三、结构分析12第12页，共38页，2023年，2月20日，星期六四谱紫外光谱（UV）

检测：共轭烯烃、共轭羰基化合物及芳香化合物。

nm随共轭体系的增长，吸收向长波方向位移，吸收强度也随之增大。CH2=CH-CH=CH2

max=217nm（21000）

CH2=CH-CH=CH-CH=CH2

max=258nm（35000）258nm13第13页，共38页，2023年，2月20日，星期六

*n*

max=217nm(16000)

max=321nm(20)

max=229.5nm(11090)

max=310nm(42)

14第14页，共38页，2023年，2月20日，星期六红外光谱（IR）-----鉴别官能团,指出化合物的类别.15第15页，共38页，2023年，2月20日，星期六16第16页，共38页，2023年，2月20日，星期六核磁共振（NMR）---1HNMR

:指出化合物中H的种类与数目.（增大）（减小）:化学位移（ppm)17第17页，共38页，2023年，2月20日，星期六18第18页，共38页，2023年，2月20日，星期六H/ppm

CH3CH2I值小，屏蔽作用大；值大，屏蔽作用小；19第19页，共38页，2023年，2月20日，星期六质谱（MS）:

给出分子量及部分碳架结构20第20页，共38页，2023年，2月20日，星期六§1.4有机化合物结构的表示方法

凯库勒：展开式缩写式

键线式：21第21页，共38页，2023年，2月20日，星期六§1.5有机化合物结构理论

一、经典结构理论1．碳是四价（CH4CH2=CH2CH≡CHCH3CH2OH）2．碳四面体构造学说

22第22页，共38页，2023年，2月20日，星期六要点：1.共价键是两个原子轨道相互重叠的结果；2.成键电子定域于成键原子之间；3.共价键具有饱和性；4.共价键具有方向性价键理论二、近代结构理论23第23页，共38页，2023年，2月20日，星期六氢原子原子轨道重叠氢分子氢分子的形成24第24页，共38页，2023年，2月20日，星期六σ键

π键

杂化25第25页，共38页，2023年，2月20日，星期六26第26页，共38页，2023年，2月20日，星期六要点：1.成键电子的运动不是局限于两个成键原子之间，而是在整个分子的区域内；2.分子中价电子的运动状态用分子轨道描述3.分子中的电子根据能量最低原理、保里原理和洪特规则填充在分子轨道上；4.决定分子化学性质的主要是原子的价电子分子轨道理论27第27页，共38页，2023年，2月20日，星期六2、分子轨道理论（MO）

28第28页，共38页，2023年，2月20日，星期六能量φ1sφ1s原子轨道Ψ1s=φa+φb成键轨道Ψ1s=φa-φb反键轨道氢分子的轨道和轨道能级图σ1s*σ1s29第29页，共38页，2023年，2月20日，星期六三、共价键参数

键能、键角、键长、键矩（衡量键极性的物理量）30第30页，共38页，2023年，2月20日，星期六§1.6有机化合物结构与物理、化学性质的关系

一、分子间作用力的类型偶极—偶极作用力：极性分子间，永久性。色散力（范德华力）：瞬时偶极氢键：H与F、O、N存在的静电吸引力。

二、分子间作用力对物理性质的影响

1、对b.p的影响

31第31页，共38页，2023年，2月20日，星期六⑴若其他条件相同，极性不同，则极性大，b.p高

⑵其他条件相同，分子体积越大，b.p高。（色散力大）（CH3）4C9.5℃CH3(CH2)3CH336.1℃⑶其他条件相同，分子量越大，b.p高。（色散力大）CH3CH2CH2Cl47℃CH3CH2Cl24.5℃⑷分子间存在氢键，则b.p升高；分子内存在氢键，则b.p降低。CH3CH2OH73.32℃CH3OCH3－24.9℃32第32页，共38页，2023年，2月20日，星期六2、对m.p的影响:分子间作用力的影响情况与b.p相同。分子对称性高，则m.p高。3、对溶解度的影响：相似相容原理

三、分子结构对化学性质的影响

共价键的类型：极性，可极化度官能团的种类及位置分子中存在的张力效应：角张力，非键张力…电子效应：诱导效应、共轭效应空间效应：反应活性中心的位置化学性质？33第33页，共38页，2023年，2月20日，星期六

角张力非键张力诱导效应共轭效应34第34页，共38页，2023年，2月20日，星期六§1.7有机反应和机理

一、有机反应的类型1、按键的裂分：自由基反应；离子型反应均裂反应：异裂反应：

2、按反应机理：协同反应；非协同反应3、按反应物与产物：取代、消除、加成、氧化还原、重排

35第35页，共38页，2023年，2月20日，星期六

三、有机反应机理的基本理论

1、碰撞理论2、过渡态（transitionstate）理论：活化能、反应热A+BC→[A…B…C]≠→AB+C始态过渡态Ts终态3、哈蒙特（Hammond）假说

二、反应机理协同反应；非协同反应

取代、消除、加成、氧化还原、重排36第36页，共38